Новые рынки для водорода — в городах будущего

Летающие такси, города будущего и безуглеродное производство стали для их строительства могут оказаться новыми крупными рынками для «зеленого» водорода.

Старший вице-президент по развитию бизнеса Siemens Middle East назвал водород новой нефтью Ближнего Востока [1]. В партнерстве с Управлением по электроэнергетике и водоснабжению Дубая (DEWA) Siemens строит в настоящее время первый в регионе комплекс по производству водорода на основе электроэнергии, полученной на солнечной электростанции Мухаммеда бин Рашида аль Мактума. PEM-электролизеры будут производить 230 кг «зеленого» водорода в день, часть которого будет использоваться для хранения энергии солнца и в вечерние часы вырабатывать электроэнергию, а часть — поступать на заправочные станции на площадке EXPO-2020 в Дубае, которая стартует 20 октября этого года. Всемирная выставка со времени ее основания была попыткой взгляда в светлое технологическое будущее, и в Дубае она в значительной степени должна продемонстрировать взгляд на будущее городов. Водород в городе будущего занимает важное место, и в ряде проектов рассматривается как связующая все энергоемкие сферы городского хозяйства основа энергетики и транспорта.

Водородное летающее такси Skai. Источник: Alaka’i

Одной из самых необычных сфер применения водорода в городах будущего может стать летающий транспорт, например, воздушные такси. Образец такой летающей машины-коптера на пять пассажиров показал в середине прошлого года американский стартап Alaka’i: шести-лопастной коптер Slai питается жидким водородом и использует топливные элементы, чтобы обеспечить энергией электродвигатели, вращающие винты [2]. Компания обещает, что на одной заправке, длящейся 10 минут, коптер с пассажирами сможет пролететь до 400 км со скоростью 190 км/ч. Хорошо известно, что водородные топливные элементы эффективнее электрохимических аккумуляторов на тяжелых дронах-коптерах. Этот же вывод, вероятно, окажется справедливым и для пассажирских коптеров-такси. И водород в этой области, при условии снижения стоимости топливных элементов, может оказаться ключевой технологией, позволяющей осуществить рыночный прорыв летающих автомобилей.

Существенно более крупный проект настоящего, а не выставочного города будущего, Woven Sity Toyota создает в Японии [3]. На территории 70 гектаров в месте размещения закрывающихся автомобильных заводов у подножия горы Фуджи в начале 2021 года появится полноценный город будущего — «живая лаборатория» новых городских технологий и практик с 2000 жителей, которыми станут сами разработчики новых технологических решений и их семьи. Водороду в рамках проекта отведена центральная роль во всем энергоснабжении: накопление солнечной энергии, электро- и теплоснабжение домов, обеспечение водородных автомобилей и автобусов топливом. Город, в котором архитектура «умных» домов будет выполнена с применением натуральных или «зеленых» материалов — дерева, стекла, «безуглеродной» стали, — окажется насыщен роботами, автономным транспортом, решениями по персональной мобильности, центрами быстрого прототипирования и огромным числом систем управления с искусственным интеллектом [4].

Концепт города Woven City. Источник: Toyota

«Зеленое», или декарбонизированное производство стали, которая останется основным конструкционным материалов еще долгое время, — еще один крупный рынок использования водорода. И этот рынок, возможно, стартует первым из всех сфер применения водорода и сыграет для всей водородной энергетики роль главного драйвера так ожидаемого взрывного масштабирования. По оценкам крупнейшего европейского консорциума в сфере водородной энергетики FCH JU, декарбонизация производства стали за счет замены природного газа на «зеленый» водород становится конкурентоспособной при плате за эмиссию CO2 от €45 до €160 на тонну стали и цене на электроэнергию от ВИЭ, питающую электролизеры, от €22 до €44 за МВт·ч [5].

Сравнение стоимости декарбонизации производства стали различными методами, включая применение водорода (желтая линия). Источник: FCH JU

На фоне таких ожиданий немецкая компания Avacon AG в городе Зальцгиттер запустила проект по производству стали с использованием водорода, производимого на электролизерах Siemens мощностью 2,2 МВт, которые питаются от ветроэнергетических установок общей мощностью 30 МВт [6].

В целом же по рынку водородной энергетики, включающему как само топливо, так и водородные технологии, наблюдается существенный рост, который, как ожидается, ускорится. Обзор рынка водородных топливных элементов за 2019 год от E4Tech указывает, что их продажи выросли за год на 40% до 1,1 ГВт установленной мощности [7].

Ввод мощностей по производству водорода электролизом (МВт) по регионам. RoW — остальной мир. Источник: E4Tech

В сфере производства «зеленого» водорода, согласно докладу Wood Mackenie, в ближайшие пять лет ожидается ввод в строй 3,2 ГВт электролизных мощностей — в 12 раз больше, чем было введено с начала века [8].

Прогноз установленной мощности (МВт) электролизеров для производства водорода. Источник: Wood Mackenzie

Такое серьезное масштабирование водородной отрасли, по оценкам Hydrogen Council, приведенным в их новом докладе, станет мощным драйвером снижения стоимости водорода для конечных потребителей: ожидается, что она упадет в зависимости от сферы применения на 35–50% за ближайшие 10 лет [9].

Прогноз по снижению стоимости водорода для конечных потребителей по сферам применения. Источник: Hydrogen Council

В условиях таких повышенных ожиданий от размера и темпов роста рынка и грандиозных планов по применению водорода в самых необычных сферах энергетики и за ее пределами России нужно поторапливаться с реализацией своих водородных инициатив, чтобы, с одной стороны, не опоздать к разделу этого пирога, и, с другой стороны, не упустить возможность использовать водородные возможности в развитии собственных городов и промышленности.

Подготовлено IC ENERGYNET / Автор: Игорь Чаусов

[1] https://www.arabianbusiness.com/energy/438001-green-hydrogen-to-be-the-new-oil-in-the-next-20-years-says-siemens-middle-east-chief-manuel-kuehn
[2] https://www.wired.com/story/alakai-flying-car-air-taxi-evtol-hydrogen/
[3] https://www.forbes.com/sites/sebastianblanco/2020/01/06/ces-2020-toyota-woven-city-will-weave-together-ai-hydrogen-power-and-the-future/#7cf234dddeb2
[4] https://www.woven-city.global
[5] https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report.pdf
[6] https://www.power-eng.com/2019/11/18/siemens-building-electroysis/#gref
[7] http://www.fuelcellindustryreview.com
[8] https://www.woodmac.com/news/editorial/the-future-for-green-hydrogen/
[9] https://hydrogencouncil.com/en/cost-reduction-study-announcement/